內(nèi)蒙古標(biāo)山一帶石英閃長巖地質(zhì)特征及構(gòu)造意義

董洪凱，孟慶濤，張正平，段先樂，劉廣，薛鵬遠

（河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

內(nèi)蒙古標(biāo)山位于甘新蒙交匯的北山地區(qū)，隸屬天山東段，處于哈薩克斯坦、塔里木和華北3大板塊匯聚地帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。該區(qū)前人研究程度較低，侵入巖時代、成因及形成環(huán)境等資料較少，大地構(gòu)造格局和歸屬一直存在諸多不同認識。左國朝、龔全勝等以堿泉子-明水-小黃山蛇綠混雜巖帶為哈薩克斯坦和塔里木兩板塊的重要縫合帶[1-2]。楊合群、何世平、胡醒民等將標(biāo)山一帶劃分為活動陸緣帶[3-6]，紅柳河-月牙山-洗腸井蛇綠帶代表早古生代板塊縫合帶（圖1-a），旱山、二龍包西地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目將其進一步劃分為東七一山—涌珠泉島弧帶?河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬旱山(K47E015013)、小塵包(K47E015014)、望京山(K47E016013)、涌珠泉幅(K47E016014)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，2015?天津市地質(zhì)調(diào)查研究院、河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬1524.6高地（K47E017013）、二龍包西（K47E017014）、1580.8高地（K47E018013）、炮臺山西幅（K47E018014）區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，2015。本文以最新1∶5萬填圖資料及分析測試資料為基礎(chǔ)?河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬標(biāo)山(K47E013011)、咸味井(K47E013012)、骨頭井(K47E014011)、化石山幅(K47E014012)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告，2016，結(jié)合同位素年代學(xué)、巖石化學(xué)、地球化學(xué)等分析測試資料開展綜合研究，確定標(biāo)山一帶石英閃長巖形成于島弧巖漿巖帶，是紅柳河-洗腸井板塊縫合帶由南向北俯沖產(chǎn)物，為北山地區(qū)大地構(gòu)造單元劃分等提供了基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)特征

標(biāo)山一帶石英閃長巖呈斷續(xù)環(huán)帶狀分布于加里東晚期侵入巖外圍（圖1-b）。侵入體呈不規(guī)則帶狀NWW向展布，規(guī)模較大，呈巖基狀產(chǎn)出。該巖體侵入古元古代北山巖群、奧陶—志留紀公婆泉組及中奧陶世變質(zhì)輝長巖中。與圍巖接觸界線清晰、規(guī)則。圍巖發(fā)育平行接觸帶片理構(gòu)造。被早志留世、晚泥盆世、早石炭世侵入巖侵入。后期遭低綠片巖相區(qū)域低溫動力變質(zhì)作用的改造。變質(zhì)較淺，變形較強，且不均勻，發(fā)育弱片麻理，片麻理走向多為NWW向（圖2）。

2 地球化學(xué)特征

本次工作在石英閃長巖中采集了9件樣品。樣品分析由河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實驗室測試完成，主量元素使用AxiosmaxX射線熒光光譜議分析測試，微量和稀土元素測試使用X Serise2等離子體質(zhì)譜儀。

2.1 主量元素特征

標(biāo)山一帶石英閃長巖巖石化學(xué)分析結(jié)果見表1[6]。SiO2=56.84%～60.15%，平均58.07，屬中性巖類。分異指數(shù)DI=49.12～55.99，固結(jié)指數(shù)SI=18.76～22.00，巖漿分異程度偏低。SiO2-A.R堿度率圖解中（圖3-a），該巖體成分點均落入鈣堿性系列區(qū)。K2O-SiO2圖解中（圖3-b），該巖體成分點均落入高鉀鈣堿性系列。A/CNK-A/NK圖解中（圖3-c）[7-9]，該巖體樣品均落在準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石區(qū)內(nèi)。故該巖體屬高鉀鈣堿性巖系，準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石。

圖2 石英閃長巖野外地質(zhì)特征（a）及鏡下特征（b）Fig.2 Field photograph(a)and photomicrographs(b)of

圖1 研究區(qū)構(gòu)造格架簡圖（a）及地質(zhì)簡圖（b）Fig.1 Tectonic framework diagram(a)and geological sketch map(b)of study area

2.2 稀土元素特征

標(biāo)山一帶石英閃長巖稀土元素含量及特征參數(shù)見表2[10]。稀土總量ΣREE＝199.02×10-6～451.35×10-6，輕重稀土之比LR/HR=6.34～17.42，平均 10.17，(La/Yb)N＝4.54～26.62，平均11.17。表明巖石輕稀土富集，輕重稀土分異程度較高。（La/Sm）N=1.53～7.05，平均3.43，（Gd/Yb)N=1.54～2.50，平均1.89。稀土分布曲線向右陡傾，曲線左側(cè)斜率略大于右側(cè)，說明其輕稀土分餾較重稀土分餾明顯。δEu=0.68～0.82，平均0.75，δCe=0.91～1.05，平均 0.99，表明其具弱銪負異常，與所處巖漿演化初始階段有關(guān)。鈰正常，基本無虧損。稀土分布曲線呈右傾不明顯的“V“型曲線（圖4）[11]。

2.3 微量元素特征

標(biāo)山一帶石英閃長巖微量元素含量及特征參數(shù)見表3。在石英閃長巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中（圖5）[12]，中等不相容元素La，Ce，Hf和強不相容元素Rb，Ba，U相對富集；高場強元素 Nb，Ta，P，Ti相對虧損。蛛網(wǎng)圖上形成顯著的Nb-Ta，P，Ti谷，Rb，Ba，Ce峰，具島弧巖漿巖地球化學(xué)特征 。 K/Rb=171.92～304.45，均 值 228.29，Rb/Sr=0.19～0.41，均值0.24。與劉英俊同熔型花崗巖K/Rb（240）、Rb/Sr（0.4）值接近[13]，應(yīng)屬同熔型。

3 時代討論

為確定標(biāo)山一帶石英閃長巖形成時代，在石英閃長巖出露規(guī)模較大且?guī)r性穩(wěn)定的地段采集1件鋯石同位素樣品，樣品編號為D2630TW1（坐標(biāo)：X=4618219；Y=17476877）。測試單位為國土資源部華北礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心，檢測依據(jù)DZ/T0184.3-1997，儀器設(shè)備為LA-MC-ICP-MS。樣品中鋯石呈長柱-短柱狀，自形-半自形晶，透明度較好，表面較光滑，多具明顯巖漿成因的韻律環(huán)帶（圖6）。所選24粒鋯石中Th/U比值較大，為0.063～0.844，平均0.482，大于0.4，顯示巖漿鋯石特征。23個測點的206Pb/238U表面年齡為427～487 Ma（表4），鋯石U-Pb年齡諧和圖中出現(xiàn)兩個交點年齡（圖7），下交點為（453±12）Ma，上交點為（2 830±720）Ma。該期侵入巖最新地質(zhì)體為中奧陶世變質(zhì)輝長巖，結(jié)合同位素測年成果，筆者認為其形成年齡為（453±12）Ma，時代為晚奧陶世，（2 830±720）Ma年齡值可能為繼承鋯石的年齡[14]。

表1 標(biāo)山一帶石英閃長巖主量元素分析結(jié)果Table 1 Contents of major elements of quartz-tonalite in Biaoshan area

圖3 石英閃長巖巖石化學(xué)特征圖解Fig.3 Petrochemistry diagram of quartz-tonalite

圖4 石英閃長巖稀土分布模式圖Fig.4 Normalized REE of quartz-tonalite

圖5 石英閃長巖標(biāo)準(zhǔn)化微量蛛網(wǎng)圖Fig.5 Spider diagram of nomorlized trace element from quartz-tonalite

4 構(gòu)造環(huán)境

表2 標(biāo)山一帶石英閃長巖稀土元素分析結(jié)果Table 2 Contents of REE from quartz-tonalite in Biaoshan area 單位：×10-6

表3 標(biāo)山一帶石英閃長巖微量元素分析結(jié)果Table 3 Contents of trace elements from quartz-tonalite in Biaoshan area 單位：×10-6

北山地區(qū)古大陸自寒武紀初期發(fā)生裂解，至中奧陶世形成廣闊的紅柳河-牛圈子-洗腸井洋盆，古大陸分割為北側(cè)的哈薩克斯坦板塊和南側(cè)的塔里木板塊，形成“兩塊夾一洋”的構(gòu)造格局。晚奧陶世至志留紀，紅柳河-牛圈子-洗腸井洋盆發(fā)生大規(guī)模自南向北的俯沖作用，使哈薩克斯坦板塊南緣成為活動陸源，形成東七一山-涌珠泉島弧帶，發(fā)育大規(guī)模中基性火山巖和中酸性巖漿巖。志留紀末洋盆基本封閉，哈薩克斯坦板塊和塔里木板塊發(fā)生拼貼，北山地區(qū)在碰撞造山過程中構(gòu)成一個相對統(tǒng)一的板塊[15-21]。內(nèi)蒙古旱山、二龍包西、標(biāo)山等區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目研究成果也驗證了這一觀點?河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬旱山(K47E015013)、小塵包(K47E015014)、望京山(K47E016013)、涌珠泉幅(K47E016014)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，2015?天津市地質(zhì)調(diào)查研究院、河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬1524.6高地（K47E017013）、二龍包西（K47E017014）、1580.8高地（K47E018013）、炮臺山西幅（K47E018014）區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，2015?河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所.內(nèi)蒙古1∶5萬標(biāo)山(K47E013011)、咸味井(K47E013012)、骨頭井(K47E014011)、化石山幅(K47E014012)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查報告，2016。胡新殼俯沖-消減作用有關(guān)。在R1-R2圖解中（圖8-a），石英閃長巖樣品點落入板塊碰撞前區(qū)內(nèi)；Rb-Yb+Nb圖解中（圖8-b）[23-24]，樣品成分點落入火山弧花崗巖區(qū)。

圖6 石英閃長巖鋯石陰極發(fā)光（CL）圖像（D2630TW1）Fig.6 CL images of of quartz-tonalite（D2630TW1）

表4 標(biāo)山一帶石英閃長巖（D2630TW1）LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 4 LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic analytical results of quartz-tonalite(D2630TW1)in Biaoshan area 單位：×10-6

綜上所述，不論巖石化學(xué)、地球化學(xué)特征，還是大地構(gòu)造位置均說明研究區(qū)石英閃長巖就位于島弧構(gòu)造環(huán)境，為紅柳河-月牙山-洗腸井洋殼向北俯沖產(chǎn)物。

圖7 石英閃長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖(D2630TW1)Fig.7 Zircon U-Pb Concordia diagram of quartz-tonalite（D2630TW1）

5 結(jié)論

（1）標(biāo)山一帶石英閃長巖為高鉀鈣堿性巖系，準(zhǔn)鋁質(zhì)巖石。

（2）在石英閃長巖鋯石U-Pb年齡諧和圖中出現(xiàn)兩個交點年齡，下交點年齡為（453±12）Ma，上交點年齡為（2 830±720）Ma，筆者認為（2 830±720）Ma茁等研究認為[22]，月牙山蛇綠巖套形成時代為530 Ma，洋盆發(fā)生大規(guī)模自南向北俯沖時間為（421.0±15）Ma～（442.4±1.5）Ma，與石英閃長巖就位時代接近。

圖8 石英閃長巖構(gòu)造環(huán)境圖解Fig.8 Tectonic setting of quartz-tonalite

石英閃長巖標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖中（圖5），高場強元素Nb，Ta，P，Ti虧損較明顯，大離子親石元素Rb，Ba，Ce等較富集，顯示典型島弧巖漿巖地球化學(xué)特征，與洋年齡值為繼承鋯石年齡，（453±12）Ma年齡值為該類侵入體形成年齡。

（3）標(biāo)山一帶石英閃長巖就位于島弧的構(gòu)造環(huán)境，為紅柳河-月牙山-洗腸井洋殼向哈薩克板塊俯沖的地質(zhì)記錄。